【発明の詳細な説明】
高電圧固定子巻線と固定子スロット内で径方向に延伸する凹所内に取付けられた
径方向延伸支持装置とを備えた回転電気機器および斯かる機器を製造する方法
技術分野
本発明は第１の側面において、請求項１の前文に記載されたタイプの回転電気
機器に関し、例えば、同期機、通常の非同期機ならびに二重給電機器(dual-fed
machine)、非同期静止電流変換装置カスケード(asynchronous static current c
onverter cascade)、アウターポール機(outerpole machine)および同期電流機器
(synchronous flow machine)における用途に関する。
本発明の第２の側面は、請求項３０の前文に記載されたタイプの方法に関する
。
発明の背景
本来的に、上記機器は電力を生成する発電所における発電機として企図されて
いる。また、該機器は高電圧における使用を意図している。尚、高電圧は此処で
は10kVを超える電圧を意味すると理解されるものとする。本発明に係る機器に対
する典型的な作動範囲は36kV乃至800kVである。
従来、同様の機器は6kV乃至30kVの範囲の電圧に対して設計されており、通常
は30kVが上限と考えられて来た。これが通常的に意味する処は、発電機は電力網
に対し、電力網の電圧レベルすなわち約100kV乃至400kVの範囲のレベルまで昇圧
する変圧器を介して接続されねばならない、ということである。
固定子巻線において電力を伝えるケーブル（例えば、XLPEケーブル）で使用さ
れるものと類似した固体絶縁体を備えた後で述べるケーブルにおいて高電圧用絶
縁導体を使用することにより、上記機器の電圧は中間変圧器なしで電力網に直接
的に接続される如きレベルまで高められる。
この概念は概略的に、固定子内でケーブルが載置されるスロットは、従来の技
術が必要とするよりも深くなることを意味する（一層高い電圧、および、巻線の
更なる巻き数によるより厚い絶縁）。これにより、コイル端、歯部および巻線の
領域における冷却、振動および固有周波数に関する新たな問題が生ずる。
スロット内へのケーブルの固定もまた問題であり、ケーブルはその外側層を損
傷することなくスロット内に挿入されねばならない。ケーブルは100Hzの周波数
の電流を受けるが、これは振動を引き起こす傾向があり、一方、外径に関する製
造誤差に加え、その寸法は温度の変動（即ち負荷の変動）によっても変化する。
送電、屋内送電(subtransmission)および配電のための高電圧電力網に電流を
供給するときの主な技術としては、上記導入部において述べた如く発電機と電力
網との間に変圧器を挿入するものが挙げられるが、直接的に電力網のレベルの電
圧を生成することにより変圧器を排除する試みが為されつつあることは既に知ら
れている。斯かる発電機は、米国特許第4,429,244号、米国特許第4,164,672号お
よび米国特許第3,743,867号に記述されている。
回転機器用のコイルの製造は、10kV乃至20kVの電圧範囲までは良好な結果を以
て行い得ると考えられる。
これより高い電圧に対する発電機を開発する試みは曽て行われたが、これは例
えば1932年10月15日の「電気の世界(Electric World)」の第524〜525頁から明ら
かである。これには、Parson 1929に
より設計された発電機が33kV用に如何に構成されたかが記述されている。36kVの
電圧を生成するベルギーのランゲルブルッゲ(Langerbrugge)における発電機もま
た記述されている。この記事は電圧レベルの増大の可能性に関しても予測してい
るが、これらの発電機の基礎となる概念の進展は途絶えている。これは主として
、ワニスを含浸させた雲母箔および紙の複数の層を使用する絶縁方式における欠
点に依るものであった。
同期発電機の設計における傍系の試みとしては、1970年のJ.Electrotechnika
の第１号における「水およびオイル冷却式のターボ発電機(Water-and-oil-coole
d Turbogenerator)TVM-300」と題された記事、「発電機の固定子」と題された米
国特許第4,429,244号の第6〜8頁、および、ロシア特許明細書CCCP特許第955369
号に記述されたものが挙げられる。
J.Electrotechnikaに記述された水およびオイル冷却式の同期機は、20kVまで
の電圧に対して企図されている。該刊行物は、固定子をオイル中に完全に浸漬し
得る、オイル／水絶縁体から成る新規な絶縁方式を記述している。そのときにオ
イルは、絶縁体を構成すると同時に冷却剤として使用され得る。また、コアの内
側表面にはオイル分離用の誘電体リングが設けられ、固定子内のオイルが回転子
の外側に向けて漏出するのを防止している。固定子巻線は導体から製造されるが
、該導線は楕円形で中空形状であると共にオイルおよび紙製の絶縁体を備えてい
る。絶縁体を備えたコイル側は矩形断面のスロット内に楔により保持される。オ
イルは、中空導体内および固定子壁内部の空洞(cavity)内の両者において冷却剤
として使用される。しかし乍ら、斯かる冷却方式は、コイル端においてオイルお
よび電気の両者に対して多数の接続を必要とする。また、厚寸の絶縁体は導線の
集合体の曲率半径を増大し、これはコイル張出し部
における寸法の増大を引き起こすものである。
上述の米国特許は、固定子巻線に対する台形スロットを備えた積層プレートの
磁気コアを有した同期機の固定子部分に関している。スロットは段階形状とされ
ている、と言うのも、固定子巻線の絶縁体に対する必要性は、中性点に最も近接
して配置された巻線の部分が位置せしめられる回転子に向けて減少するからであ
る。固定子部分はまた、コアの内面に最も近接したオイル分離用の誘電体シリン
ダも含んでいる。この部分は、このリングを備えない機器と比較して励起要件を
増大する。固定子巻線は、コイルの各層に対するのと同一の直径を有するオイル
飽和ケーブルから製造される。各層は、スロット内のスペーサにより相互から離
間されると共に楔により固定されている。この巻線の特徴は、直列接続された２
つの「半巻線（half-windings）」から成ることである。２つの半巻線の一方は
、絶縁外被の内側中央に位置せしめられている。固定子巻線の導体は囲繞オイル
により冷却される。システムにおけるその様に多量のオイルによる欠点は、漏出
の危険性があり、且つ故障状態の場合において広範囲な清掃処理が必要とされる
ことである。スロットの外側に配置された絶縁外被の部分は円筒部分と円錐状の
遮蔽電極とを有し、後者の役割は、ケーブルがプレートを抜ける領域における電
界強度を制御することである。
一方、上記CCCP第955369号からは、同期機の定格電圧を増大する別の試みにお
いて、オイル冷却式の固定子巻線が全ての層に対して同一の寸法を有する中高電
圧用絶縁体をを備えた導体から成ることが明らかである。この導体は円形の固定
子スロット内に載置され、該スロットは、導体の断面と、固定および冷却用に必
要とされるスペースとに対応すべく径方向に位置せしめられている。径方向に配
置された巻線の個々の層は、絶縁管内に囲繞かつ固定される。これ
らの管は絶縁スペーサ要素により固定子スロット内に固定される。此処では、オ
イル冷却に鑑み、内側エア間隙からオイル冷却剤をシールする為に内側の誘電体
リングも必要とされる。図示された構造は、絶縁体もしくは固定子スロットに関
する段差を示していない。この構造は、個々の固定子スロット間に極めて狭い径
方向の括（くびれ）部(waist)を示しており、当該機器の励起要件に多大な影響
を与える大きなスロット漏れ流れ(leakage flow)を伴っている。
電力調査研究所(Electric Power Research Institute)EPRI、EL-3391の報告で
は、1984年４月の展示会にて、中間変圧器無しで電力網に接続する目的の発電機
において更なる高電圧が達成されたという発電機の構成概念が与えられている。
この報告は、斯かる解決策が効率的および経済的な面で満足の行く利点を与える
と考えている。電力網への直接的接続用の発電機の開発を開始することが1984年
において可能であると考えられた主な理由は、その時点までに超伝導回転子が開
発されたことであった。超伝導フィールドの励起容量は相当であることから、電
気応力に耐えるに十分な厚みを有する空気間隙巻線を使用することが可能とされ
る。
上記プロジェクトの最も有望な構成概念である励起回路の構造を巻線と共に、
所謂る「モノリス円筒電機子(monolithe cylinder armature)」、即ち、２個の
導体円筒体が３個の絶縁体円筒体により囲繞されると共に全体構造が歯部無しで
鉄芯に取付けられるという構成概念に対して組合せれば、高電圧用の回転電気機
器が電力網に直接的に接続され得る、と考えられた。この解決策が意味した処は
、電力網−電力網間および電力網−アース間の電位に耐えるに十分な厚みで主要
絶縁体が形成されねばならない、ということであった。それが超伝導回転子を必
要とすることに加え、提案された解決策による明らかな欠点は、極めて厚寸の絶
縁体を要することから当該
機器の寸法を増大することである。コイル端部は該端部に大きな電界を向けるべ
く、オイルもしくはフレオン(Freon：商標)により絶縁かつ冷却されねばならな
い。而して、液体誘電媒体が大気から湿気を吸収するのを防止すべく、当該機器
全体が密閉囲繞されねばならない。
例えばDE 4 233 558からは回転式電気機器内の巻線に対して支持部材を配置す
ることも知られているが、その絶縁方式が相当の高電圧を許容すべく特に設計さ
れるという巻線とは関わりが無い。
スロットの底部に向けて径方向にケーブルを圧縮すべく、スロット内のケーブ
ル束とスロットの開口における孔との間に、硬化エポキシ化合物が充填されたホ
ースを配置することは既に知られている。斯くしてケーブル相互の当接もまた、
側方における一定の固定を提供する。しかし乍ら斯かる解決策は、スロット内で
各ケーブルが相互に離間されて配置されたときには可能でない。更に、側方にお
ける位置決め力は相対的に制限されると共に、直径の変動に対する調節は達成さ
れない。従って、この構造は、本発明に係る機器に対して使用されるタイプの高
電圧ケーブルには使用され得ない。
本発明は、固定子スロット内への挿入間におけるケーブル表面への損傷を回避
すると共に、作動間における振動から生ずる該表面への摩耗の回避に伴う上述の
問題に関するものである。ケーブルが貫通挿入されるスロットは比較的に非平坦
もしくは粗いものである、と言うのも、完全に均一な表面を得るべく十分に正確
にプレートの位置を制御することは実際は極めて困難だからである。粗面は鋭い
縁部を有し、ケーブルを囲繞する半導体層の部分をこの縁部が削り取る可能性が
ある。これは、動作電圧におけるコロナおよび導通(break-through)に繋がる。
ケーブルがスロット内に載置されて適切に挟持されたときは、作
動の間の損傷の危険性は無い。適切な挟持とは、加えられた力（主として二重交
流周波数(double mains frequency)で径方向に作用する電流力(current force)
）が、半導体表面上の摩耗を引き起こす振動を生じせしめないことを意味する。
外側半導体は斯くして作動の間においても機械的損傷から保護されることとなる
。
作動の間においてケーブルは熱的負荷にも晒されることから、PEX材料は膨張
する。例えば、145kV用のXPLEケーブルの直径は、20℃から70℃への温度上昇時
に約1.5mmだけ増大する。従って、この熱的膨張に対するスペースが許容されね
ばならない。XPLE=架橋ポリエチレンである。
発明の概要
この背景に対して、本発明の目的は上記問題を解決すべく、巻回の間にまたは
振動の結果として作動の間にケーブルが機械的損傷を受けず、且つ、ケーブルの
熱的膨張を許容するという上記タイプの機器を実現するにある。これを達成する
ことにより、機械的保護用の外側層を有さないケーブルの使用が可能となる。斯
かる場合、ケーブルの外側層は機械的損傷に敏感な薄寸の半導体材料から成る。
本発明によれば、これは、請求項１の前文に記述されたタイプの機器に対して
該請求項の特徴部分に定義された格別の特徴を与えると共に、請求項３０の前文
に記述されたタイプの方法に対して該請求項の特徴部分に定義された格別の特徴
を与えることにより解決される。
本出願において、径方向(radial)、軸心方向(axial)および周囲方向(peripher
al)という語句は、別段の明示が無ければ当該機器の固定子に関して定義された
方向を表すものである。
この様にしてスロット壁内に径方向支持部材を配置すると、ケー
ブルが固定されると共に、これらの箇所においてケーブルに対する支持が与えら
れる。これらの箇所の間に適切な距離を選択することにより、振動が生じても10
0Hz付近の臨界範囲での固有周波数は確実に発生しなくなる。
好適実施例に依れば、半導体層は固体絶縁体と同様の熱膨張率を有することか
ら、ケーブル内での熱的移動時にも不具合、割れなどが回避される。
好適実施例において、支持部材はスロット壁内の凹所内に配置される。
本発明の好適実施例においては、少なくとも一個の、好適には全てのケーブル
支持部材が、スロット内の複数のケーブル部分に対する共通支持要素の形態であ
る。この場合、それらはスロット内の全てのケーブル部分に共通なものとし、径
方向配向ロッド状形状を獲得するのが特に適切である。そのときに、支持要素が
接触している全てのケーブル部分に対して支持力が共通して付与され得る。
支持要素は好適にはケーブル部分に向かう輪郭浮出面を有するが、これはより
良い支持を与える、と言うのも、各ケーブル部分と接触する表面積が大きいから
である。
ケーブル部分に面する支持要素の表面は、弾性材料により適切に被覆される。
もし十分に厚寸であれば、この弾性層はケーブルの熱的膨張を完全に吸収し得る
。それは代替的に、各ケーブル部分の膨張の個々の偏差分(variation)のみを吸
収すべく比較的に薄寸とし、膨張の殆どを他の手法により吸収しても良い。また
、ラバーは、支持要素が輪郭浮出面を有するときに生ずる角部であって、ケーブ
ルの外側半導体層を損傷し得る角部の危険性を排除する。
更なる好適実施例において、支持要素は径方向変位調節部材を備えている。支
持要素が輪郭付けられたとき、これは、支持部材の径
方向変位により各ケーブル部分に対する固定力を容易に達成せしめ得る。
更なる別の実施例において、支持要素は２個の隣接スロットに対して共通であ
り、そのときに凹所は、支持要素が配置されるスロットを接続する共通スリット
を形成する如き深さを有している。この場合、支持要素の個数は減少され得る。
本発明の更なる別の実施例において、支持要素は楔形部材(wedge）によりケー
ブル部分に対して押し付けられる。これにより好適な方向の挟持力が提供され、
該挟持力は実質的に周囲方向に向けられる。
更に別の好適実施例において、支持部材にはスプリング部材が配置されて該支
持部材をケーブル部分に向けて押圧することにより、ケーブルの熱的膨張を吸収
する簡素で好都合な方法を提供する。
更に別の好適実施例に依れば、支持部材はスプリング部材および圧力部材を備
えて成る。
ケーブル部分に対して直交延伸する長寸圧力部材はケーブル部分をスロット内
に固定すると共に、スプリング部材はケーブルの直径の一定度合の変化の吸収を
許容する。従って、中間変圧器無しに電力網への直接接続を許容する電圧レベル
にて巻線の高電圧ケーブルを備えた機器を達成する重要な条件が確保される。
更に別の実施例おける圧力要素は、好適にはエポキシとされる圧力硬化材料で
充填されたホースから成る。従って、容易に装着される好都合で信頼性のあるタ
イプの圧力要素が得られる。
本発明の別の好適実施例において、圧力要素は、例えば液体もしくは気体など
の圧力流体で充填されたホースから成る。従って、該流体により、挟持における
所要圧力ならびに一定の弾性が達成される。
スロットの一方のもしくは両方の側壁には径方向延伸チャネルが適切に配備さ
れると共に、これらのチャネル内には圧力要素が埋設配置される。従って、固定
の為に必要なスペースは最小限に減少せしめられる。この様にして節約されたス
ペースは、代わりにコアにより埋められて活用され得る。
圧力要素が、チャネル内に配置されたホースの形態の場合、ホースは各チャネ
ル内で前後に延伸するのが適切であり得る。従って、各チャネル内のホース部分
が各スロットへの各開口にて相互に接続されれば、圧力要素は連続的ホースの形
態となり得る。これにより、圧力要素の容易な組立が許容される。
上述した本発明に係る機器の好適実施例および他の好適実施例は、請求項１の
従属請求項に定義されている。
本発明に係る方法に依れば、請求項１に定義されたタイプの機器に関する利点
を有する機器は、容易に且つ経済的に好適な手法で作成され得る。ケーブル支持
部材を介してケーブル部分に能動的に力を付与する手段は、特に好都合なケーブ
ルの固定方法を提供する。
本発明に係る方法の好適な代替実施例において、上記力は、径方向に変位され
るケーブル支持部材により、または、ケーブル支持部材に緊密に配置されて変位
される楔形部材により、付与される。これらの別個の代替例は、別個の側面から
の別個の利点を有している。それらの利点は、本発明に係る機器の種々の実施例
に対する上記説明にて部分的に考察されているが、詳細な説明から更に明らかと
なろう。
本発明に係る方法の上述のおよび他の好適実施例は、請求項３０の従属請求項
に請求されている。
図面の簡単な説明
以下、添付図面を参照して本発明の好適実施例を更に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る機器における固定子セクタの概略的端面図である。
図２は、本発明に係る機器で使用される導体の断面図である。
図３は、本発明の第１実施例および第２実施例を示す、固定子セクタを通る部
分的断面図である。
図４は、図３の詳細図である。
図５は、本発明の第３実施例を示す固定子セクタの部分的断面図である。
図６は、図５の詳細図である。
図７は、本発明の第４実施例に係る固定子スロットの軸心方向の概略的な部分
的断面図である。
図８は、図７のIII−III線断面図である。
図９は、図７に対応する本発明の第５実施例を示す断面図である。
図１０は、図９のＶ−Ｖ線断面図である。
図１１は、図９のVI−VI線断面図である。
発明の詳細な説明
図１に示された当該機器の固定子1のセクタの軸心方向図において、その回転
子は2で表される。上記固定子は従来の様に鋼板の積層コアから構成される。該
図面は１つの極部分に対応する機器のセクタを示している。径方向に関して最外
側に位置せしめられたコアのヨーク部3からは、多数の歯部4が回転子2に向けて
内径方向に延伸すると共に、固定子巻線が配置されるスロット5により分離され
ている。巻線内のケーブル6は高電圧ケーブルであり、これは所
謂XLPEケーブルと称される配電用の高電圧ケーブルと実質的に同一のタイプでも
良い。ひとつの相違点は、通常は斯かるケーブルを囲繞する外側の摩擦保護外被
が省略されていることである。従って、該ケーブルは、導体、内側半導体層、絶
縁層、および外側半導体層のみから成っている。従って、機械的損傷に敏感な半
導体層はケーブル上に露出されている。
上記図中においてケーブル6は概略的に示されており、ケーブル部分もしくは
コイル側の導通中央部分のみが図示されている。理解される様に各スロット5は
交互的な広幅部7および狭幅部8を備えた可変断面を有している。広幅部7は実質
的に円形であると共にケーブル部分を囲繞し、且つ、これらの間の括部(waist p
art)は狭幅部8を形成する。これらの括部は、各ケーブル部分を径方向に位置決
めする役割を果たす。また、全体としてスロットの断面も内径方向において僅か
に狭幅となっている。これは、ケーブル部分の位置が固定子の内径部分に近付く
ほど、ケーブル部分内の電圧が低くなるからである。従って、一層細いケーブル
部分がそこでは使用される一方、外側に行くにつれて次第に太いケーブル部分が
必要とされるからである。図示例においては３種類の異なる寸法のケーブルが使
用されるが、これらは対応寸法とされたスロット５の３つの区画９、10、11内に
配置される。
図２は、本発明に係る高電圧ケーブル6の断面図である。該高電圧ケーブル6は
、例えば円形断面を有する銅(Cu)製の多数の撚線31を備えて成る。これらの撚線
31は高電圧ケーブル6の中央に配置される。撚線31の周りには第１半導体層32が
在り、且つ、第１半導体層32の周りには、例えばXLPE絶縁体などの絶縁層33が在
る。絶縁層33の周りには、第２半導体層34が在る。従って、本願における「高電
圧ケーブル」という概念は、配電に対して通常は斯かるケーブル
を囲繞する金属遮蔽物および外側保護外被を含む必要は無い。
図３は、支持部材の２つの代替的実施例を示している。図面の右側で支持部材
は単作用支持要素12として設計され、左側では二重作用支持要素12aとして設計
されている。
図１における手法と対応し、固定子1は、輪郭浮出スロット壁を有する多数の
スロット5を備えている。図中の右側のスロット５においては、その左側壁に凹
所13が配備されている。上記スロット内には同様の凹所がメートル当り約2個〜5
個の均等な軸心方向間隔で配備される。各凹所は約20mm乃至50mmの比較的短い軸
心方向幅を有すると共に、図中に現われた如くその底部は径方向面上に存してい
る。スロット壁は輪郭付けられていることから、スロットは可変深さを有してい
る。支持要素12は、スロット内に配置されると共に、凹所13よりも数mmほど短い
軸心方向延長を有し、該作用支持要素12の面は輪郭付けられたスロット壁に対向
して該壁部に適合している。而して、支持要素12は、細孔14を貫通して固定子の
表面の外側に延在する制御ロッド15を備えている。ロッド15はその外端にてナッ
ト16に螺着されて該ナット16と協働している。ナット16が締付けられたとき、ロ
ッド15が従って支持要素12が上方に引かれる。従って、支持要素12はスロット5
内のケーブル部分に対して押圧されてこれらのケーブル部分をスロット壁に対し
て押圧することから、ケーブル部分は各支持要素12に対して堅固に挟持される。
この圧力は、ナット16を適切な程度まで慎重に締付けることで調節される。
上記図の左側に示された実施例において、凹所13は、２個の隣接するスロット
5a、5a’間に延伸するスリット13aにより置換えられている。而して、スリット1
3内には、２個のスロット5a、5a’内のケーブル部分に面する輪郭浮出支持面を
備えた支持要素12が配置されている。従って、支持要素12aは二重作用を行うも
のである。ま
た、二重作用支持要素12aの制御ロッド15aに対し、スロット5a、5a’の中間には
細孔14aが配備される。ナット16aを締付けると、２個の隣接するスロット5a、5a
’内のケーブル部分に対して圧力が付与される。この実施例もまた、ナット16a
と固定子1の外側面との間に配置された圧縮スプリング17により径方向の挟持が
如何にして行われ得るかを示している。斯かる圧縮スプリングは、図の右側に示
された実施例においても配置され得る。各支持要素12aの軸心方向の両側におけ
る積層コアシート同士の間にはスペーサ21が架設配置され、該スペーサ21は支持
要素12aの略矩形細孔22内に延入するが、径方向遊びは支持要素12aの径方向移動
を許容するものである。このスペースにより、支持要素12aの固定的挟持が防止
される。
図４は、支持要素12の一部を拡大縮尺で示している。それは、エポキシ、ガラ
ス、ガラスファイバ積層物もしくは鋼鉄などの剛性材料から成り、その支持表面
は、ラバーなどの弾性材料から成る層18により被覆されている。一実施例によれ
ば、ラバー層18は圧縮状態では約0.5mmの厚みを有すると共に、ケーブル部分の
熱的膨張による個々の偏差分のみを吸収すべく配置されている。上記層は代替的
に、ケーブル部分の全体的な熱的膨張の吸収を許容する厚みを有しても良い。そ
の場合にそれは2mm厚みとせねばならない。斯かる弾性層は、二重作用支持要素
を備えた実施例においても、支持表面上に配置され得る。
図５および図６に示された実施例は、主として、ケーブル部分への圧力を達成
する方法に関して前述の実施例と異なっている。此処では、外方に向けられた細
孔および制御ロッドが省略されている。代わりに、ケーブル部分から離間する側
の支持要素12bの表面に当接して、長寸楔形部材19が配置される。この楔形部材1
9は、外側に
行くにつれて狭幅となると共に、数mmの厚みを有し、且つ、外端と内端との間の
厚みの差はちょうど1mmを超えるものである。上記楔形部材は、ガラスファイバ
積層物で作成しても良い。楔形部材19は凹所13b内に押し込まれたときに支持要
素12bを押圧することから、該支持要素12bは実質的に周囲方向に向けられた力に
より、即ち、ケーブル部分6に関しては径方向に向けられた力により該ケーブル6
を押圧する。
上記楔形部材19は、凹所13bの底部に対して直接的に支持されても良く、また
は図５および図６に示された如く、楔形部材19と凹所13bの底部との間に配置さ
れたスプリング要素20に対して支持されても良い。スプリング要素20は波形積層
物として示されると共に、例えばポリエステルもしくはエポキシなどの材料から
成るガラス繊維強化樹脂によるKrempel波形状であれば適切である。このスプリ
ング要素20の目的は、ケーブル部分の熱的膨張を吸収すると共に、この場合には
膨張の個々の偏差分のみを吸収する薄寸(0.5mm)のラバー層18bを補償することで
ある。
図示に係る固定子の製造時においてスロット内の凹所は、予め対応箇所に斯か
る凹所が配備された積層シートにより作成される。次に、これらの凹所内へ内側
から径方向に向けて所定位置へと支持要素が挿入される。その後、ケーブルが巻
回される。これが行われた後、図３に示された如く上方に支持要素を引張ること
により、または、図５および図６に示された如く支持要素の背後に楔形部材を挿
入することにより、スロット内のケーブル部分に対して支持要素は押圧される。
図７は、スロット５の１つを貫通する区画の更なる詳細を示しており、ケーブ
ルの弾性固定の為の配置構成が示されている。スロットはその一側に、スロット
壁内を径方向に延伸する多数のチャネル
112を備えている。各チャネルは、スロットの径方向範囲全体に沿って延伸する
と共に、次のチャネルからは適切な軸心距離を以て配置されている。圧力部材お
よび弾性部材はチャネル112内で延伸すると共に、圧力下で硬化するエポキシ115
により充填され且つ一側にラバ一片114が装着されたホース113の形態とされる。
而して、ラバ一片114は、ホース113とケーブル部分6との間に配置されると共に
、ホース113内の圧力硬化エポキシ115によりケーブル部分6に対して押圧される
。これにより各ケーブル部分6は周囲方向に固定されると共に、ラバー片114はケ
ーブル直径の熱的膨張を吸収し得る様になる。
図８は、図７のIII−III線に沿った上記チャネルの断面を示している。図８は
、ホース113が嵌装された直後であって該ホースがエポキシにより充填される前
のチャネル112を示している。理解される様に、それは平坦であることからチャ
ネルを貫通して容易に引張られる。一旦所定位置に置かれたなら、ホースは約1M
Paの圧力の下でエポキシが充填されることから、それは膨張してラバー片をケー
ブル部分6に対して押圧し、然る後、この圧力にての硬化が許容される。この圧
力では、ホースとケーブルが相互に交差する箇所では夫々約1,500N〜2,000Nの力
が得られるが、ここで問題となるケーブルの寸法は約60mmである。満足の行く様
にケーブル部分を固定する為には、ケーブル直径の約４倍に等しい間隔、即ち約
250mmのピッチでホース同士を配置すれば十分である。尚、上記チャネルは約50m
m幅であり且つ約10mm深さである。
図９は、圧力要素の代替実施例を示している。ここでは、エポキシ充填ラバー
ホースの代わりに、液体形態もしくは気体形態の圧力流体が充填されたホース12
1が使用される。流体圧力は約1MPaであり、ケーブル／ホース交差部当り1,500N
乃至2,000Nの接触力を与え
る。流体圧力は位置決め力および弾性撓曲の両方を与えることから、図７に係る
実施例におけるラバー片は不要となる。
図１０は図９のＶ−Ｖ線に沿ったチャネル20の断面を示している。この例に係
る実施例においては、同一のチャネル内に２つのホース部分121a、121bが配置さ
れている。ホース121はスロットに出入りして延伸すると共に、その２つの部分
が、スロットの底部から最遠のホース屈曲部121cにより結合されている。これは
図６に示されている。ホース121およびチャネル120はホースの部分121dを接続す
ることにより相互に結合されるが、該部分121dは、固定子全体に沿って軸心方向
に延伸すると共に、楔形部材122が配置されるスロット5の入口付近において、楔
形部材122と、径方向の最内側に位置せしめられた巻線との間に配置される。従
って、スロット内の各チャネル内のホースは、管内の流体の加圧を可能とする圧
力源に接続された共通ホースにより形成される。
斯かるホースの一体的配置構成は、ホースが圧力硬化エポキシにより充填され
た図７および図８の実施例においても活用され得ることは勿論である。
本発明は、各スロットがライナを付された実施例に対しても好適に組合せ可能
である。従って図８は、アラミドファイバ製のライナ117が如何にしてスロット
壁上に配置されるかを示している。また、圧力要素がチャネル内に配置されない
実施例においては、圧力要素をライナの外側に配置する代わりに、ライナとケー
ブルとの間に配置することも可能である。
記述された２つの実施例において、圧力要素はチャネル内に配置されている。
これによる利点は本明細書の導入部分にて既に言及したが、スロット壁内に特殊
なチャネルが配備されないとしても本発明は適用可能であって相当の利点を提供
することは明らかである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Mounted in a recess extending radially in the high voltage stator winding and stator slot
Rotary electric device with radial stretching support device and method of manufacturing such device
Technical field
The invention relates in a first aspect to a rotating electrical machine of the type described in the preamble of claim 1.
For equipment, for example, synchronous machine, normal asynchronous machine and dual-fed equipment (dual-fed
machine), asynchronous static current converter cascade (asynchronous static current c
onverter cascade), outerpole machine and synchronous current equipment
(synchronous flow machine).
A second aspect of the invention relates to a method of the type described in the preamble of claim 30.
.
Background of the Invention
Essentially, the equipment is intended as a generator in a power plant that produces electricity
I have. The device is also intended for use at high voltages. The high voltage is here
Shall be understood to mean a voltage in excess of 10 kV. For the device according to the present invention
A typical operating range is 36 kV to 800 kV.
Traditionally, similar devices have been designed for voltages in the range 6 kV to 30 kV,
30kV has been considered the upper limit. This usually means that the generator is
To the voltage level of the power grid, i.e., a level in the range of about 100 kV to 400 kV.
Must be connected via a suitable transformer.
Used in cables that carry power in stator windings (eg, XLPE cables)
High voltage isolation in cables described later with a solid insulator similar to
By using edge conductors, the voltage of the above equipment can be transferred directly to the grid without intermediate transformers.
It is raised to such a level that it can be connected to the network.
This concept is schematically illustrated by the fact that the slots in the stator where the cables are
Means that the operation is deeper than required (higher voltage and winding
Thicker insulation with additional turns). This allows the coil ends, teeth and windings to be
New problems arise with regard to cooling, vibration and natural frequencies in the area.
Securing the cable in the slot is also a problem and the cable will damage its outer layer.
Must be inserted into the slot without damage. Cable is 100Hz frequency
Which tends to cause vibration, while the
In addition to fabrication errors, their dimensions change due to temperature variations (ie, load variations).
Supply current to high voltage grids for transmission, indoor transmission and distribution.
The main technologies for supply are the generator and electric power as described in the introduction section above.
Although a transformer is inserted between the power grid and the power grid,
We already know that attempts are being made to eliminate transformers by generating pressure.
Have been. Such generators are disclosed in U.S. Pat.Nos. 4,429,244 and 4,164,672.
And U.S. Pat. No. 3,743,867.
The manufacture of coils for rotating equipment has shown good results up to a voltage range of 10 kV to 20 kV.
It is thought that it can be done.
Attempts to develop generators for higher voltages have been made,
For example, from October 15, 1932, `` Electric World '', pages 524-525
Is. This includes Parson 1929
It describes how a more designed generator was configured for 33kV. 36kV
The voltage generators in Langerbrugge, Belgium, also produce electricity.
Has been described. This article also predicts the potential for increased voltage levels
However, the evolution of the concepts underlying these generators has stalled. This is mainly
Deficiencies in insulation systems using multiple layers of mica foil and paper impregnated with varnish
It depended on the point.
Sideline attempts in synchronous generator design include the 1970 J. Electrotechnika
Of Water-and-oil-cooled turbo-generators
d Turbogenerator) An article entitled "TVM-300", a rice entitled "Generator Stator"
Nos. 4,429,244, pages 6-8, and Russian Patent Specification CCCP Patent 955369
No. described in the item.
J. Water and oil cooled synchronous machines described in Electrotechnika, up to 20kV
Are contemplated. The publication states that the stator was completely immersed in the oil.
The resulting novel insulation scheme consisting of an oil / water insulator is described. At that time
The il can be used as a coolant while composing the insulator. Also, in the core
A dielectric ring for oil separation is provided on the side surface, and the oil in the stator
To prevent leakage toward the outside. Stator windings are manufactured from conductors,
The conductor is oval, hollow and provided with oil and paper insulators.
You. The coil side with the insulator is held by a wedge in a slot of rectangular cross section. Oh
The coolant is cooled both in the hollow conductor and in the cavity inside the stator wall.
Used as However, such a cooling system does not allow oil and
It requires a large number of connections to both electricity and electricity. Also, the thick insulator is
Increase the radius of curvature of the assembly, which is
Causes an increase in the size at
The aforementioned U.S. patent discloses a laminated plate with trapezoidal slots for stator windings.
The present invention relates to a stator portion of a synchronous machine having a magnetic core. Slots are stepped
The need for stator winding insulation is closest to the neutral point
Because the part of the winding that is arranged in the direction decreases toward the rotor to be located.
You. The stator section also has a dielectric syringe for oil separation closest to the inner surface of the core.
Also includes da. This part has higher excitation requirements compared to equipment without this ring.
Increase. The stator windings are oiled with the same diameter as for each layer of the coil.
Manufactured from saturated cables. Each layer is separated from each other by spacers in the slots.
It is suspended and fixed by a wedge. The feature of this winding is that
Consists of two "half-windings". One of the two half windings
, Located in the center of the inside of the insulating jacket. Conductor of stator winding is surrounding oil
Cooling. The disadvantage of such a large amount of oil in the system is that
Risk, and extensive cleaning is required in case of failure
That is. The part of the insulation jacket located outside the slot is cylindrical and conical
Having a shielding electrode, the latter role being used in the area where the cable passes through the plate.
It is to control the field strength.
On the other hand, from CCCP No. 955369, another attempt to increase the rated voltage of the synchronous machine was made.
And the oil-cooled stator windings have the same dimensions for all layers.
It is clear that it consists of a conductor with compression insulation. This conductor is circular fixed
Sub-slot, which is necessary for the cross-section of the conductor and for fixing and cooling.
It is located radially to accommodate the space required. Arrange radially
The individual layers of the placed winding are surrounded and fixed in an insulating tube. this
These tubes are fixed in the stator slots by insulating spacer elements. Here, oh
In view of oil cooling, the inner dielectric to seal oil coolant from the inner air gap
Rings are also required. The structure shown is for an insulator or stator slot.
It does not show the steps that occur. This structure has a very narrow diameter between the individual stator slots.
Indicates a waist, which has a significant effect on the excitation requirements of the device.
With a large slot leakage flow that gives
In the report of Electric Power Research Institute EPRI, EL-3391
Is a generator intended to be connected to a power grid without an intermediate transformer at an exhibition in April 1984
A generator concept is given in which an even higher voltage has been achieved.
This report shows that such a solution offers satisfactory advantages in terms of efficiency and economy
I believe. Start of development of generator for direct connection to power grid in 1984
The main reason that was considered possible at this point was that by that point the superconducting rotor was open
It was emitted. Because the excitation capacity of the superconducting field is considerable,
It is possible to use air gap windings with sufficient thickness to withstand air stress
You.
The structure of the excitation circuit, which is the most promising concept of the above project, together with the winding,
The so-called "monolithic cylinder armature", that is, two
The conductor cylinder is surrounded by three insulator cylinders and the entire structure is toothless.
When combined with the concept of being mounted on an iron core, a rotating electric machine for high voltage
It was thought that the device could be connected directly to the power grid. What this solution meant
Mains of sufficient thickness to withstand the potentials of the grid-to-grid and grid-to-earth potentials.
That is, an insulator had to be formed. It requires a superconducting rotor
In addition to the shortcomings, an obvious disadvantage of the proposed solution is the extremely thick absolute
Because it requires an edge
It is to increase the size of the equipment. The coil end should direct a large electric field to the end.
Must be insulated and cooled by oil or Freon (trademark).
No. Thus, to prevent the liquid dielectric medium from absorbing moisture from the atmosphere,
The whole must be hermetically enclosed.
For example, from DE 4 233 558, support members are arranged for windings in rotary electrical equipment.
It is known that the isolation scheme is specifically designed to allow for very high voltages.
It has nothing to do with the winding.
The cable in the slot should be compressed radially toward the bottom of the slot.
A hole filled with a cured epoxy compound is placed between the bundle of holes and the hole at the opening of the slot.
Arranging sources is already known. Thus, the contact between the cables also
Provides constant fixation on the sides. However, such a solution is
This is not possible when the cables are spaced apart from each other. Furthermore, beside
Positioning force is relatively limited and adjustment for diameter variations is not achieved.
Not. Therefore, this structure is of the type used for the device according to the invention.
It cannot be used for voltage cables.
The present invention avoids damage to cable surfaces during insertion into stator slots
And the above mentioned accompanying with avoiding wear on the surface resulting from vibration during operation
It is about the problem. Slots into which cables are inserted are relatively uneven
Or rough, but accurate enough to obtain a completely uniform surface
This is because it is extremely difficult to control the position of the plate in practice. Rough surface is sharp
It is possible for this edge to cut away the part of the semiconductor layer that has an edge and surrounds the cable.
is there. This leads to corona and break-through at the operating voltage.
If the cable is placed in the slot and properly clamped,
There is no risk of damage during movement. Proper clamping is the applied force (primarily double
Current force acting radially at the double mains frequency
) Means that it does not cause vibrations that cause wear on the semiconductor surface.
The outer semiconductor will thus be protected from mechanical damage even during operation
.
The PEX material expands because the cable is also exposed to thermal loads during operation
I do. For example, the diameter of an XPLE cable for 145kV increases when the temperature rises from 20 ° C to 70 ° C.
About 1. Increase by 5mm. Therefore, space is not allowed for this thermal expansion.
Must. XPLE = crosslinked polyethylene.
Summary of the Invention
Against this background, the object of the present invention is to solve the above problems, during winding or
The cable is not mechanically damaged during operation as a result of vibration and
An object of the present invention is to realize a device of the above type that allows thermal expansion. Achieve this
This allows the use of cables without an outer layer for mechanical protection. Such
In such a case, the outer layer of the cable comprises a thin semiconductor material that is sensitive to mechanical damage.
According to the invention, this is for a device of the type described in the preamble of claim 1
Claim of claim 30 with particular features defined, and the preamble of claim 30
Special features defined in the characterizing part of the claim for a method of the type described in
Is solved.
In the present application, radial, axial and peripheral (peripheral)
al) is defined with respect to the stator of the equipment, unless otherwise specified.
It indicates the direction.
When the radial support member is placed in the slot wall in this manner, the cable
Cables are fixed and support for cables is provided at these points.
It is. By choosing an appropriate distance between these points, the
Natural frequencies in the critical range around 0 Hz will not occur reliably.
According to a preferred embodiment, the semiconductor layer has a similar coefficient of thermal expansion as the solid insulator.
In addition, troubles and cracks can be avoided even during thermal movement in the cable.
In a preferred embodiment, the support member is located in a recess in the slot wall.
In a preferred embodiment of the invention, at least one, preferably all cables
The support member is in the form of a common support element for a plurality of cable sections in the slot.
You. In this case, they shall be common to all cable sections in the slot and
It is particularly suitable to obtain a directionally oriented rod-like shape. At that time, the support element
A supporting force can be commonly applied to all the cable portions in contact with each other.
The support element preferably has a contoured surface facing the cable section, but this
Gives good support because of the large surface area in contact with each cable section
It is.
The surface of the support element facing the cable section is suitably coated with an elastic material.
If thick enough, this elastic layer can completely absorb the thermal expansion of the cable
. It alternatively absorbs only individual variations of the expansion of each cable section.
It may be relatively thin to accommodate, and absorb most of the expansion by other techniques. Also
, Rubber is the corner formed when the support element has a contoured surface,
Eliminates the danger of corners that can damage the outer semiconductor layer of the device.
In a further preferred embodiment, the support element comprises a radial displacement adjusting member. Branch
When the holding element is contoured, this is the diameter of the support
The directional displacement can easily achieve the fixing force on each cable section.
In yet another embodiment, the support element is common to two adjacent slots.
The recess is then provided with a common slit connecting the slots in which the support elements are located
Is formed. In this case, the number of support elements can be reduced.
In yet another embodiment of the present invention, the support element is provided by a wedge.
Pressed against the bull portion. This provides a pinching force in a preferred direction,
The pinching force is directed substantially circumferentially.
In yet another preferred embodiment, a spring member is disposed on the support member to support the support member.
The thermal expansion of the cable is absorbed by pressing the holding member toward the cable.
To provide a simple and convenient way to
According to yet another preferred embodiment, the support member comprises a spring member and a pressure member.
It consists of
A long pressure member that extends perpendicular to the cable section places the cable section inside the slot
And the spring member absorbs a certain degree of change in the diameter of the cable.
Allow. Therefore, voltage levels that allow direct connection to the power grid without intermediate transformers
Important conditions for achieving equipment with winding high voltage cables are ensured.
The pressure element in yet another embodiment is a pressure-cured material, preferably an epoxy.
Consists of a filled hose. Therefore, convenient and reliable tags that are easy to fit
A pressure element of Ip is obtained.
In another preferred embodiment of the invention, the pressure element is, for example, a liquid or a gas.
Consisting of a hose filled with a pressure fluid. Therefore, the fluid causes
The required pressure as well as a certain elasticity is achieved.
One or both side walls of the slot are properly equipped with radial extension channels.
In addition, pressure elements are embedded in these channels. Therefore, fixed
The space required for this is reduced to a minimum. The savings in this way
The pace can be filled and utilized by the core instead.
If the pressure element is in the form of a hose arranged in a channel, the hose will
Stretching back and forth within the shell may be appropriate. Therefore, the hose section in each channel
Are interconnected at each opening to each slot, the pressure element is in the form of a continuous hose.
Can be in a state. This allows easy assembly of the pressure element.
The preferred embodiment of the device according to the invention described above and other preferred embodiments are defined in claim 1.
As defined in the dependent claims.
According to the method according to the invention, advantages with respect to equipment of the type defined in claim 1
Can be created easily and in an economically suitable manner. Cable support
Means for actively applying a force to the cable section via the member are particularly advantageous for the cable.
Provide a method of fixing the file.
In a preferred alternative embodiment of the method according to the invention, the force is radially displaced.
Displaced by or closely attached to the cable support
Is provided by a wedge-shaped member. These separate alternatives are based on separate aspects.
Has the distinct advantage of These advantages are due to the various embodiments of the device according to the invention.
Is partially considered in the above description, but is more apparent from the detailed description.
Become.
The above and other preferred embodiments of the method according to the invention are dependent on claim 30.
Has been charged.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic end view of a stator sector in a device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conductor used in the device according to the present invention.
FIG. 3 shows a first embodiment and a second embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 4 is a detailed view of FIG.
FIG. 5 is a partial sectional view of a stator sector showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a detailed view of FIG.
FIG. 7 is a schematic view of a stator slot according to a fourth embodiment of the present invention in an axial direction.
FIG.
FIG. 8 is a sectional view taken along line III-III of FIG.
FIG. 9 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention corresponding to FIG.
FIG. 10 is a sectional view taken along line VV of FIG.
FIG. 11 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG.
Detailed description of the invention
In the axial view of the sector of the stator 1 of the device shown in FIG.
The child is represented by 2. The stator is conventionally constructed of a laminated core of steel plates. The
The figures show the sectors of the device corresponding to one pole part. Outermost in radial direction
From the yoke part 3 of the core positioned on the side, a large number of teeth 4
Extends in the inner diameter direction and is separated by slots 5 where the stator windings are located
ing. The cable 6 in the winding is a high-voltage cable, which is
Even with the same type as the high voltage cable for power distribution called the so-called XLPE cable
good. One difference is that the outer friction protection jacket usually surrounds such a cable.
Is omitted. Therefore, the cable consists of conductors, inner semiconductor layers,
It consists only of an edge layer and an outer semiconductor layer. Therefore, a half that is sensitive to mechanical damage
The conductor layer is exposed on the cable.
In the above figure, the cable 6 is schematically shown, and the cable portion or
Only the conductive central part on the coil side is shown. As you can see, each slot 5
It has a variable cross section with alternating wide portions 7 and narrow portions 8. Wide part 7 is real
And a cable section surrounding the cable section, and a waist section between them.
art) forms a narrow portion 8. These brackets position each cable section in the radial direction.
Play a role. Also, the cross section of the slot as a whole is slightly
It is narrow. This places the cable section closer to the stator bore
This is because the more the voltage in the cable part becomes lower, the lower the voltage becomes. Therefore, a thinner cable
While the section is used there, progressively thicker cable sections
Because it is needed. In the example shown, three different sized cables are used.
But these are in the three compartments 9, 10, 11 of the correspondingly sized slot 5.
Be placed.
FIG. 2 is a sectional view of the high-voltage cable 6 according to the present invention. The high-voltage cable 6
, For example, a large number of stranded wires 31 made of copper (Cu) having a circular cross section. These twisted wires
31 is arranged at the center of the high-voltage cable 6. A first semiconductor layer 32 surrounds the stranded wire 31
Around the first semiconductor layer 32, there is an insulating layer 33 such as an XLPE insulator.
You. Around the insulating layer 33, there is a second semiconductor layer. Therefore, in the present application,
The concept of `` compression cable '' is generally used for power distribution.
It is not necessary to include a metal shield and an outer protective jacket surrounding the.
FIG. 3 shows two alternative embodiments of the support member. Supporting members on the right side of the drawing
Is designed as a single acting support element 12 and on the left side as a dual acting support element 12a
Have been.
Corresponding to the method in FIG. 1, the stator 1 has a number of contoured slot walls.
It has a slot 5. In the slot 5 on the right side in the figure, a concave
Place 13 is deployed. About 2 to 5 similar recesses per meter in the above slot
Are arranged at equal axial intervals. Each recess has a relatively short axis of about 20-50mm
It has a width in the axial direction, and its bottom lies on the radial surface as shown in the figure.
You. The slot has a variable depth because the slot wall is contoured
You. The support element 12 is arranged in the slot and is several mm shorter than the recess 13
Having an axial extension, the face of the working support element 12 facing the contoured slot wall
To fit the wall. Thus, the support element 12 penetrates the pores 14 and
It has a control rod 15 that extends outside the surface. Rod 15 is notched at its outer end.
And cooperates with the nut 16. When nut 16 is tightened,
The pad 15 and thus the support element 12 are pulled upward. Thus, support element 12 is slot 5
Pressed against cable sections inside, these cable sections against slot wall
As a result, the cable portion is firmly clamped against each support element 12.
This pressure is adjusted by carefully tightening the nut 16 to an appropriate degree.
In the embodiment shown on the left-hand side of the figure, the recess 13 has two adjacent slots.
It is replaced by a slit 13a extending between 5a and 5a '. Thus, slit 1
3 has a contoured support surface facing the cable portion in the two slots 5a, 5a '.
Provided support elements 12 are arranged. Thus, the support element 12a has a dual effect.
It is. Ma
Also, in the middle of the slots 5a, 5a ', with respect to the control rod 15a of the dual action support element 12a.
A pore 14a is provided. When the nut 16a is tightened, two adjacent slots 5a, 5a
The pressure is applied to the cable section inside. This embodiment also provides the nut 16a
A compression spring 17 disposed between the outer surface of the stator 1 and
It shows how this can be done. Such a compression spring is shown on the right side of the figure.
It can also be arranged in the embodiment described. On both axial sides of each support element 12a
A spacer 21 is provided between the laminated core sheets, and the spacer 21 is supported.
It extends into the substantially rectangular pore 22 of the element 12a, but the radial play is the radial movement of the support element 12a.
Is allowed. This space prevents fixed clamping of the support element 12a
Is done.
FIG. 4 shows a part of the support element 12 on an enlarged scale. It is epoxy, gala
Made of rigid material, such as glass, fiberglass laminates or steel, and its supporting surface
Is covered with a layer 18 of an elastic material such as rubber. According to one embodiment
For example, the rubber layer 18 is about 0. With a thickness of 5 mm,
It is arranged to absorb only individual deviations due to thermal expansion. The above layers are alternative
In addition, the cable portion may have a thickness that allows absorption of the entire thermal expansion. So
In the case of it must be 2mm thick. Such an elastic layer comprises a dual-action support element.
Also in embodiments with a, it can be arranged on a supporting surface.
The embodiment shown in FIGS. 5 and 6 mainly achieves pressure on the cable section
This method is different from the above-described embodiment. Here, the details directed to the outside
Holes and control rods have been omitted. Instead, the side away from the cable section
A long wedge-shaped member 19 is arranged against the surface of the supporting element 12b. This wedge-shaped member 1
9 on the outside
As it goes, it becomes narrower and has a thickness of several mm, and between the outer end and the inner end
The difference in thickness is just over 1 mm. The wedge-shaped member is a glass fiber
It may be made of a laminate. The wedge-shaped member 19 needs to be supported when pushed into the recess 13b.
By pressing the element 12b, the support element 12b is subject to a substantially circumferentially directed force.
More specifically, for the cable portion 6, the cable 6
Press.
The wedge-shaped member 19 may be directly supported on the bottom of the recess 13b,
Is located between the wedge-shaped member 19 and the bottom of the recess 13b, as shown in FIGS.
May be supported relative to the spring element 20. Spring element 20 is corrugated
As well as from materials such as polyester or epoxy
A Krempel wave shape made of glass fiber reinforced resin is suitable. This splice
The purpose of the sealing element 20 is to absorb the thermal expansion of the cable section and in this case
Thin dimensions (0. 5mm) by compensating the rubber layer 18b
is there.
At the time of manufacturing the stator shown in the drawings, the recesses in the slots
Recesses are created by the laminated sheets provided. Then inside these recesses
The support element is inserted radially from a predetermined position. Then the cable is wound
Turned. After this has been done, pull the support element upwards as shown in FIG.
Or by inserting a wedge member behind the support element as shown in FIGS.
Upon entry, the support element is pressed against the cable portion in the slot.
FIG. 7 shows further details of the compartment passing through one of the slots 5 and the cable
An arrangement for elastically securing the tool is shown. The slot is on one side, the slot
Numerous channels extending radially through the wall
It has 112. Each channel extends along the entire radial extent of the slot
At the same time, it is arranged with an appropriate axial distance from the next channel. Pressure member
The epoxy and the elastic member extend within the channel 112 and cure under pressure.
And is in the form of a hose 113 fitted with a rubber piece 114 on one side.
Thus, the rubber piece 114 is disposed between the hose 113 and the cable portion 6 and
, Pressed against cable portion 6 by pressure curing epoxy 115 in hose 113
. As a result, each cable portion 6 is fixed in the circumferential direction, and the rubber piece 114 is
The thermal expansion of the cable diameter can be absorbed.
FIG. 8 shows a cross section of the channel along the line III-III in FIG. FIG. 8
Immediately after the hose 113 is fitted and before the hose is filled with epoxy.
Channel 112 of FIG. As you can see, it is flat because it is flat
It is easily pulled through the flanks. Once in place, hose is approximately 1M
As the epoxy is filled under a pressure of Pa, it expands and compresses the rubber pieces.
Press against the bull portion 6, after which curing at this pressure is allowed. This pressure
For the force, where the hose and cable cross each other, the force is about 1,500N to 2,000N respectively
The size of the cable in question here is about 60 mm. Like satisfaction
In order to fix the cable section at a distance equal to about 4 times the cable diameter, ie about
Placing the hoses at a pitch of 250mm is sufficient. The above channel is about 50m
m width and about 10 mm depth.
FIG. 9 shows an alternative embodiment of the pressure element. Here, epoxy filled rubber
Instead of a hose, a hose filled with a pressure fluid in liquid or gaseous form 12
1 is used. Fluid pressure is about 1MPa, 1,500N per cable / hose intersection
~ 2,000N contact force
You. Since the fluid pressure provides both positioning force and elastic bending, FIG.
The rubber piece in the embodiment becomes unnecessary.
FIG. 10 shows a cross section of the channel 20 along the line VV in FIG. In this example
In one embodiment, two hose sections 121a, 121b are located in the same channel.
Have been. The hose 121 extends into and out of the slot, and its two parts
Are connected by a hose bending portion 121c farthest from the bottom of the slot. this is
This is shown in FIG. Hose 121 and channel 120 connect hose section 121d
The portions 121d are axially aligned along the entire stator.
And near the entrance of the slot 5 where the wedge-shaped member 122 is located,
It is arranged between the shape member 122 and the winding positioned on the innermost side in the radial direction. Obedience
Thus, the hoses in each channel in the slot provide a pressure that allows the fluid in the tubes to be pressurized.
It is formed by a common hose connected to a power source.
The one-piece arrangement of such a hose is that the hose is filled with a pressure-cured epoxy.
Of course, it can be utilized also in the embodiment of FIGS. 7 and 8.
The present invention can be suitably combined with the embodiment in which each slot has a liner.
It is. Therefore, FIG. 8 shows how the liner 117 made of aramid fiber is slotted.
Indicates whether it is placed on a wall. Also, no pressure element is placed in the channel
In an embodiment, instead of placing the pressure element outside the liner, the liner and cable
It is also possible to arrange between the bull.
In the two embodiments described, the pressure element is located in the channel.
The advantages of this have already been mentioned in the introduction to this specification, but special
The invention is applicable and offers considerable advantages even if no dedicated channels are deployed
It is clear that.
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１０年８月２４日（１９９８．８．２４）
【補正内容】
請求の範囲
１．固定子(1)内のスロット(5)を貫通して巻き込まれた巻線(6)を有する固定
子を備えた回転電気機器であって、
少なくとも１つの巻線(6)は絶縁機構を有する高電圧ケーブルを備え、該絶縁
機構は、各々が本質的に等電位面を構成する少なくとも２つの半導体層(32,34)
を備えると共に、これらの層(32,34)の間に固体絶縁体(33)を有し、且つ、
スロット(5)内の巻線と接触する径方向配向支持部材(12,114,121)が配置され
ることを特徴とする、回転電気機器。
２．前記層(32,34)の少なくとも一方は、固体絶縁体(33)と本質的に同一の熱
膨張率を有する、請求項１記載の機器。
３．前記巻線(6)は高電圧ケーブルから成り、
前記スロット(5)の少なくとも幾つかは、該スロット(5)の少なくとも一方の側
壁内に複数の径方向配向凹所(13)を備え、
前記ケーブル支持部材(12)は前記凹所(13)内に配置される、請求項１もしくは
２に記載の機器。
４．少なくとも一個のケーブル支持部材(12)は、前記スロット内に配置された
複数の貫通ケーブル部分(6)に共通な支持要素を構成する、請求項３記載の回転
電気機器。
５．少なくとも一個の支持要素(12)は、前記スロット(5)内の全ての貫通ケー
ブル部分(6)に対して共通すると共に径方向配向された長寸ロッド状要素を構成
する、請求項４記載の回転電気機器。
６．少なくとも一個の支持要素(12)は、貫通ケーブル部分に面する側部であっ
て、各々がひとつのケーブル部分(6)を支持すべく配置された軸心方向延伸凹部
により輪郭付けられた側部を有する、請求項４もしくは５に記載の回転電気機器
。
７．少なくとも一個の支持要素(12)は、貫通ケーブル部分に面すると共に弾性
材料(18)により被覆された側部を有する、請求項３乃至６のいずれかに記載の回
転電気機器。
８．少なくとも一個の支持要素(12)は、径方向においてその位置を調節する為
の調節部材(15,16)を備えている、請求項６記載の回転電気機器。
９．少なくとも一個の支持要素(12)は径方向配向スプリング部材(17)により固
定子(1)に固定されている、請求項３乃至８のいずれかに記載の回転電気機器。
１０．少なくとも一個の前記凹所(13)から固定子の外側へ径方向配向細孔(14)
が延伸し、且つ、
凹所(13)内に配置された支持要素(12)は上記細孔(14)を貫通して延出する、請
求項３乃至９のいずれかに記載の回転電気機器。
１１．前記凹所の少なくとも一個は、その直近に配置されたスロットに到達す
ることにより２個のスロットを接続するスリット(13a)を形成する如き固定子(1)
の周囲方向の深さを有し、且つ、
支持要素(12a)は、隣接するスロット(5a,5a')の両者内の貫通ケーブル部分に
対する支持要素を構成する、請求項４乃至10のいずれかに記載の回転電気機器。
１２．少なくとも幾つかの支持要素(12b)に対して作用すべく楔形状の圧力部
材(19)が配置される、請求項４乃至１０のいずれかに記載の回転電気機器。
１３．少なくとも一個の支持要素(12b)には、固定子の周囲方向に作用して該
支持要素を貫通ケーブル部分(6)に対して押圧するスプリング部材(20)が配置さ
れる、請求項４乃至１２のいずれかに記載の回転電気機器。
１４．前記固定子(1)を通る径方向断面における各スロット(5)
は、径方向において交互的な広幅部(7)および狭幅部(8)を備えた輪郭形状を有す
る、請求項３乃至１３のいずれかに記載の回転電気機器。
１５．前記支持部材は、
スロット内にケーブル部分を弾性固定する手段であって、ケーブル部分と、ス
ロットの少なくとも一方の側壁との間に配置され、各ケーブル部分に作用する圧
力部材を備えた弾性固定手段と、
ケーブル部分とスロットの少なくとも一方の側壁との間に配置されたスプリン
グ部材と、を備え、且つ、
上記圧力部材は、スロットの径方向に延伸する複数個の長寸圧力要素から成る
、請求項１もしくは２に記載の機器。
１６．中間変圧器無しで電力網への直接接続の為に配置された請求項１５記載
の機器。
１７．圧力部材内の圧力要素の各々は、ケーブルの直径の３倍乃至５倍の相互
軸心方向距離を以て配置される、請求項１５もしくは１６に記載の機器。
１８．前記圧力要素の各々は、圧力硬化材料を含むスリーブを有するホースの
形態である、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の機器。
１９．前記材料はエポキシである、請求項１８記載の機器。
２０．前記圧力要素の各々は、圧力流体を含むスリーブを有するホースの形態
である、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の機器。
２１．前記流体は液体である、請求項２０記載の機器。
２２．前記流体は気体形態である、請求項２０記載の機器。
２３．前記圧力要素の少なくとも幾つかは、スロットの少なくとも一方の壁部
を径方向に延伸するチャネル内に配置される、請求項
１５乃至２２のいずれかに記載の機器。
２４．軸心方向に配向された表面上の前記圧力要素はスプリング部材を備えて
いる、請求項１５乃至２３のいずれかに記載の機器。
２５．前記スプリング部材は前記ケーブル部分に対して当接する、請求項２４
記載の機器。
２６．前記スプリング部材は、前記圧力要素に固定された弾性材料の細片から
成る、請求項２１もしくは２５に記載の機器。
２７．前記細片は、圧力要素から離間する側の該細片の側部にスリットを備え
ている、請求項26記載の機器。
２８．前記ホースの少なくとも幾つかは、スロットの一方の壁部内を径方向に
延伸するチャネル内に配置され、且つ、
各チャネル内には、スロットの底部に近いところで相互に結合された２本の平
行なホース部分が配置される、請求項１８乃至２７のいずれかに記載の機器。
２９．ひとつのチャネル内の各ホースは他のチャネル内のホースと結合される
、請求項２８記載の機器。
３０．固定子内のスロットにケーブルが巻き込まれて固定子巻線を形成する回
転電気機器の固定子の製造方法において、
スロットの少なくとも幾つかにおける少なくとも一方の壁部には、複数の径方
向配向凹所が配置され、
該凹所内にはケーブル支持部材が配置され、
その後に、スロット内に高電圧ケーブルが巻回され、且つ、
その後に、貫通ケーブル部分に対してケーブル支持部材を押圧する力が付与さ
れ、高電圧ケーブルは、各々が本質的に等電位面を構成する少なくとも２つの半 導体層(32,34)を備えると共にこれらの層(32,34)の間の固体絶縁体(33)を含む絶 縁機構を有す
ることを特徴とする、固定子の製造方法。
３１．前記力は、ケーブル支持部材を径方向に変位することにより付与される
、請求項３０記載の方法。
３２．貫通ケーブル部分から離間する方の支持部材面には楔形部材が配置され
、且つ、
前記力は、楔形部材の径方向変位により付与される、請求項３０記載の方法。
３３．前記凹所の少なくとも一個は、固定子の周囲方向において直近に配置さ
れたスロットに到達することにより２個のスロットを接続するスリットが形成さ
れる如き深さを有し、
ケーブル支持部材は、両方のスロット内の貫通ケーブル部分に対するスリット
内に配置され、且つ、
前記力は、両方のスロット内の貫通ケーブル部分に対してケーブル支持部材を
押圧すべく付与される、請求項３乃至３２のいずれかに記載の方法。
３４．請求項１乃至１４のいずれかに記載の機器に適用される、請求項３０記
載の方法。[Procedure for Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] August 24, 1998 (August 24, 1998) [Details of Amendment] Claims 1. A rotary electrical machine having a stator having a stator (1) of the slot (5) through the entrained winding (6), at least one winding (6) has an insulation mechanism A high-voltage cable , the insulation mechanism comprising at least two semiconductor layers (32, 34) each of which essentially constitutes an equipotential surface, and a solid insulator between these layers (32, 34). (33) A rotary electric device, wherein a radially oriented support member (12, 114, 121) that contacts a winding in a slot (5) is arranged. 2. The device of claim 1, wherein at least one of the layers (32, 34) has a coefficient of thermal expansion that is essentially the same as the solid insulator (33). 3. The winding (6) comprises a high voltage cable; at least some of the slots (5) comprise a plurality of radially oriented recesses (13) in at least one side wall of the slot (5); Device according to claim 1 or 2, wherein a cable support (12) is arranged in the recess (13). 4. 4. The rotating electrical machine according to claim 3, wherein the at least one cable support member (12) constitutes a support element common to the plurality of through cable sections (6) arranged in the slot. 5. 5. The at least one support element (12) constitutes a common and radially oriented elongate rod-like element for all the penetrating cable sections (6) in the slot (5). Rotating electrical equipment. 6. At least one support element (12) is a side facing the through cable section, each side being contoured by an axially extending recess arranged to support one cable section (6). The rotating electric device according to claim 4, comprising: 7. A rotating electrical machine according to any of claims 3 to 6, wherein at least one support element (12) has a side facing the feedthrough cable part and coated with an elastic material (18). 8. 7. The rotary electric machine according to claim 6, wherein the at least one support element (12) comprises an adjusting member (15, 16) for adjusting its position in the radial direction. 9. 9. The rotary electric machine according to claim 3, wherein at least one support element (12) is fixed to the stator (1) by a radially oriented spring member (17). 10. A radially oriented pore (14) extends from at least one of the recesses (13) to the outside of the stator, and the support element (12) arranged in the recess (13) is ), And extends through the rotary electric machine according to any one of claims 3 to 9. 11. At least one of said recesses has a peripheral direction of the depth of the stator (1) such as to form a slit (13a) which connects the two slots by reaching its most recently placed slots, 11. The rotating electrical machine according to claim 4, wherein the support element (12a) constitutes a support element for a through cable part in both adjacent slots (5a, 5a '). 12. A rotating electrical machine according to any one of claims 4 to 10, wherein a wedge-shaped pressure member (19) is arranged to act on at least some support elements (12b). 13. 13. The at least one support element (12b) is provided with a spring member (20) acting in the circumferential direction of the stator and pressing the support element against the through cable section (6). A rotary electric device according to any one of the above. 14． 14. Each slot (5) in a radial cross section passing through the stator (1) has a contoured shape with radially alternating wide portions (7) and narrow portions (8). A rotary electric device according to any one of the above. 15. The support member is a means for elastically fixing the cable portion in the slot, the elastic member being disposed between the cable portion and at least one side wall of the slot, and having a pressure member acting on each cable portion. And a spring member disposed between the cable portion and at least one side wall of the slot, and wherein the pressure member comprises a plurality of elongated pressure elements extending radially of the slot. Item 3. The device according to item 1 or 2. 16. 16. The apparatus of claim 15, arranged for direct connection to a power grid without an intermediate transformer. 17． 17. The apparatus of claim 15 or 16, wherein each of the pressure elements within the pressure member is disposed with a mutual axial distance of three to five times the diameter of the cable. 18. Apparatus according to any of claims 15 to 17, wherein each of said pressure elements is in the form of a hose having a sleeve comprising a pressure-curing material. 19. 19. The device of claim 18, wherein said material is an epoxy. 20. Apparatus according to any of claims 15 to 17, wherein each of said pressure elements is in the form of a hose having a sleeve containing a pressurized fluid. 21. 21. The device of claim 20, wherein said fluid is a liquid. 22. 21. The device of claim 20, wherein said fluid is in a gaseous form. 23. 23. Apparatus according to any of claims 15 to 22, wherein at least some of the pressure elements are located in channels extending radially through at least one wall of the slot. 24. 24. Apparatus according to any of claims 15 to 23, wherein the pressure element on the axially oriented surface comprises a spring member. 25. The apparatus of claim 25, wherein the spring member abuts the cable portion. 26. 26. The device of claim 21 or 25, wherein the spring member comprises a strip of a resilient material secured to the pressure element. 27. 27. The device of claim 26, wherein the strip comprises a slit on a side of the strip on a side remote from a pressure element. 28. At least some of the hoses are disposed in channels extending radially in one wall of the slot, and within each channel are two parallel interconnected interconnects near the bottom of the slot. Apparatus according to any of claims 18 to 27, wherein a hose part is arranged. 29. 29. The apparatus of claim 28, wherein each hose in one channel is coupled with a hose in another channel. 30. A method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine in which a cable is wound into a slot in a stator to form a stator winding, wherein at least one wall of at least some of the slots has a plurality of radially oriented recesses. A cable supporting member is disposed in the recess, and thereafter, a high-voltage cable is wound in the slot, and thereafter, a force for pressing the cable supporting member against the through cable portion is applied. is, the high-voltage cables, the solid insulation between these layers (32, 34) with each comprising at least two semi-conductor layer constituting essentially equipotential surfaces (32, 34) (33) characterized Rukoto which have a insulation mechanism including method of the stator. 31. 31. The method of claim 30, wherein the force is applied by radially displacing a cable support member. 32. 31. The method of claim 30, wherein a wedge-shaped member is disposed on a surface of the support member remote from the through cable portion, and the force is applied by radial displacement of the wedge-shaped member. 33. At least one of the recesses has a depth such that a slit that connects the two slots is formed by reaching a slot disposed closest in the circumferential direction of the stator, and the cable support member has both ends. 33. The cable of any one of claims 3 to 32, wherein the force is applied to press the cable support member against the through cable portions in both slots. The method described in. 34. 31. The method according to claim 30, applied to an apparatus according to any of the preceding claims.
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(31)優先権主張番号 ９６０４０２９−０
(32)優先日 平成８年11月４日(1996．11．4)
(33)優先権主張国 スウェーデン（ＳＥ）
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ
，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，
ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ
Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ
，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ
，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，
ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，Ｅ
Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ
，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，
ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ
Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ
，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，
ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ
(72)発明者 ベルグレン，セーレン
スウェーデン国，エス―724 62 ベース
テロース，ベッテルストルプスガタン 30
(72)発明者 ラルソン，ベルティル
スウェーデン国，エス―724 76 ベース
テロース，サメッツベーゲン 12
(72)発明者 ゲーラン，ベント
スウェーデン国，エス―723 55 ベース
テロース，バレス ベーグ 13────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(31) Priority claim number 9604029-0
(32) Priority date November 4, 1996 (November 1, 1996)
(33) Priority country Sweden (SE)
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF)
, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE,
SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, S
D, SZ, UG), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ
, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU
, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH,
CN, CU, CZ, CZ, DE, DE, DK, DK, E
E, ES, FI, FI, GB, GE, GH, HU, IL
, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC,
LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, M
K, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO
, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM,
TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU
(72) Inventor Berglen, Seiren
Sweden, S-724 62 base
Telos, Vettelstrupsgatan 30
(72) Inventor Larson, Bertil
Sweden, S-724 76 base
Telose, Sametsbergen 12
(72) Inventor Gehran, Bent
Sweden, S-723 55 base
Telose, Valles Bague 13